Imagerie de la perfusion tissulaire:

en IRM dynamique

par DCE-MRI

Charles A Cuenod

LRI-U970 Paris Descartes

Parcc Hôpital G Pompidou, Paris

Ca@cuenod.net

Dynamic Contrast Enhanced MRI

DCE-MRI

Injection PdC

Acquisition en

pondération T1

IRM dynamique de perfusion

avec bolus de chélate de Gd

Pondéré T1

DCE-MRI

Hors Neurologie

Tumeurs, inflammation,

ischémie

Perfusion et perméabilité

Résolution temporelle

variable

Pondéré T2*

DSC

Neurologie

Ischémie

Théoriquement pas

tumeur

Uniquement perfusion

Haute résolution

temporelle

Enhancement curves

Wash-out => malignant

Faible résolution temporelle (1i/60s)

Acquisition longue (8 min)

Pas d’utilisation de fonction d’entrée artérielle

Imagerie 3D haute résolution

Haute résolution temporelle (1i/2s)

Acquisition courte (90s)

Utilisation d’une fonction d’entrée

Acquisition 2D

IN

OUT

Paramètres principaux de microcirculation

Débit de Perfusion tissulaire (ml/min/100ml)

Volume sanguin tissulaire

(%)

Perméabilité (ml/min/100ml)

Dépend du traceur

Volume interstitiel (%)

IN

OUT

Paramètres principaux de microcirculation

Perfusion tissulaire FT

Volume sanguin tissulaire

VB

Perméabilité

PS

Volume interstitiel Ve

Temps de transit moyen TTM= VB/FT

Fonction d’entrée artérielle

Réponse tissulaire

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Agent de contraste à diffusion

extra-vasculaire extra-cellulaire

CT et IRM

Agents de contraste diffusants dans

l’interstitium

Ne diffusent pas dans les cellules +++

qT = qpc + qi

qpc(i+1) = qpc(i) + dt[FTp*qpa(i+1) - FTp*qpc (i) /vpc- PS*qpc (i) /vpc+ PS*qi (i) /vi]

qi (i+1)= qi (i) + dt[PS*qpc (i)/vp - PS*qi (i)/vi ]

Modèle unifié complet acquisition rapide / longue dureé d’acquisition

FTB

Artery (AIF) Tissue

Plasma

artery

red cells

interstitium

vpc

qpc

vi

qi

Plasma

capillary

red cells

tissue cells

PS

vRC

0

vCell

0

1-Hct

qpa

FTp

FTB

FTp

VT =1

qT

Hct 0

Modèle complet Haute résolution temporelle

acquisition longue

Temps

(s)

quan

tité

s

AIF

Tissu

Interstitium Plasma

Residuel

Durée d’acquisition moyenne

Acquisition très courte (1er passage)

Acquisition ultra-courte (méthode des pentes)

Acquisition ultra-courte (méthode des pentes)

dqpc/dt= FTp*qpa

Résolution temporelle - échantillonage

2 sec 30 sec

40 sec 60 sec

Artery (AIF) Tissue

Plasma

artery

red cells

interstitium

vpc

qpc

vi

qi

Plasma

capillary

red cells

tissue cells

PS

vRC

0

vCell

0

1-Hct

qpa

VT =1

qT

Hct

0

Faible résolution temporale

Acquisition longue Extended Kety ou extended Tofts

qT = qpc + qi

qpc(i+1) = vp* qpa(i+1) - dt [PS*qpc (i) /vpc+ PS*qi (i) /vi]

qi (i+1)= qi (i) + dt[PS*qpc (i)/vp - PS*qi (i)/vi ]

Extended Kety

Interstitium

Plasma

Tissue

Artery (AIF) Tissue

Plasma

artery

red cells

interstitium

vpc

qpc

vi

qi

Plasma

capillary

red cells

tissue cells

PS

vRC

0

vCell

0

1-Hct

qpa

VT =1

qT

Hct

0

Faible résolution temporelle Acquisition moyenne : Patlak

qT = qpc + qi

qpc(i+1) = vp* qpa(i+1) - dt [PS*qpc (i) /vpc- PS*qi (i) /vi]

qi (i+1)= qi (i) + dt[PS*qpc (i)/vp - PS*qi (i)/vi ]

Patlak

Théorie unifiée de

l’imagerie de la microcirculation

Acquisition

Echantillonnage

Court

60s

Moyen Long

≥ 600 s

Rapide

1-3 s

FT VB

-- --

FT VB

PS --

FT VB

PS Ve

Moyen

Lent

30-60s

-- VB

PS --

Patlak

-- VB

PS Ve

Kety étendu

Modèle complet Premier passage

Relation Signal - Concentration

CA Cuenod

-200

0

200

400

600

800

1000

UH

-10 0 10 20 30 40 50

CONCENTRATION IODE (mg/ML)

Relation

Attenuation - Agent de Contraste

Effet T1 ou T2* ?

Effet T1 Perméabilité ++

Perfusion difficile

Courbe de conversion

Faible S/B

Effet T2* Que la perfusion

Nécessité PS ± 0

BHE

Macromol. Particule

Relation «simple» du signal

Gliome vs. Lymphome du splénium

Sylvie Legrand Grenoble

- Support de la croissance

- Médiée par le VEGF

- Cible thérapeutique

Néovascularisation

tumorale

Temps

1 minute 2 minutes 3 minutes

Inte

nsi

té d

e s

ignal

4 minutes

placebo treated

Résumé Imagerie de perfusion et perméabilité DCE-MRI

Analyse qualitative ou quantitative

En quantitatif nécessité de ligne de base et de

correction du signal et d’un modèle

mathématique

Nécessité d’une bande de saturation en amont

Dépend de la résolution temporelle et de la durée

d’observation

Acquisition en pondération T1 en corps entier

Acquisition en pondération T2* en neurologie

Application en pathologie ischémique et tumorale

Autres méthodes de mesure de la perfusion

Diffusion : technique multi b (IVIM)

Arterial Spin Labelling : ASL

Méthode indirecte : BOLD